一种新型光纤腐蚀装置的制作方法

本发明属于光纤腐蚀技术领域，涉及一种新型光纤腐蚀装置。

背景技术：

光纤中的光波信号易受外界环境中的压力、温度、电场、磁场等参量的影响，在光纤传感领域，人们利用了这些外界因素的变化导致光纤中光波信号的光学性质(强度、频率、波长、相位等)对应的改变，研制出各种类型的光纤传感器。光纤传感器与传统的各类传感器相比，具有光纤及光学测量的特点如下：(1)光纤具有很好的柔韧性，且体积小、重量轻。根据不同的检测需求可以通过简单工艺制成很多形态各异的传感元件；并且可与计算机和光纤系统相连，实现遥测和控制。(2)抗电磁干扰强，不易腐蚀等，可用于高温高压、腐蚀等恶劣环境，并且对人体没有明显损伤，有利于在生产生活方面的应用。(3)测量灵敏度高，可分布式测量，传输容量大，使用寿命长，制作成本低(文献1.唐海玉.基于光纤倏逝场的折射率传感研究[d].安徽大学,2015.)。光纤倏逝场传感器利用纤芯表面的倏逝场与周围环境相互作用，通过对倏逝波的能量衰减或波长漂移检测获得周围物质的相关特性。光纤倏逝波传感器可以用于磁场检测(文献2.沈涛,冯月,代海龙,等.基于光纤倏逝波传感器的磁场检测[j].光学学报,2015,35(a01):83-88.)、生物量检测(文献3.刘金华,刘韬,孟日增,等.一种基于光纤倏逝波生物传感器检测单核细胞增生李斯特氏菌方法的建立[j].中国实验诊断学,2014(7):1045-1047.)、挥发性有机物检测(文献4.于永芹,李学金,欧志龙,等.基于光纤倏逝场的挥发性有机物检测装置:cn,cn203443888u[p].2014.)等方面。为了加强纤芯表面倏逝场与介质的相互作用，需要去除部分光纤包层以提高传感器灵敏度。去除包层的方法主要有两种：腐蚀法和研磨法。腐蚀法主要指利用氢氟酸溶液通过控制其浓度及腐蚀时间从而制造出不同直径的传感光纤，这种方法对实验条件要求不高，且具有成本低，所得光纤表面平滑等优点。

目前已经提出的光纤腐蚀方法大多数只能从一侧腐蚀光纤，例如将光纤竖直固定在塑料管中腐蚀(文献5.a.iadicicco.s,campopiano,a.cutolo,etal.nonuniformthinnedfiberbragggratingsforsimultaneousrefractiveindexandtemperaturemeasurements[j],ieeephotonicstechnologyletters,2005,17(7):1495-1497)，或者将光纤一端水平放入腐蚀装置中(文献6.史伟,房强,齐亮.一种实现光纤表面光滑锥形腐蚀的装置,cn203938601u[p].2014.)。这种腐蚀方式不能满足某些情况下要腐蚀某一段光纤的实际需要，另一方面氢氟酸有剧毒且易挥发，在使用过程中很有可能对操作人员造成伤害，此外腐蚀后的光纤较脆，极易断裂，如何保持光纤完整性也是一个有待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的装置改进了现有技术中存在的不足之处，提供了一种结构简单、操作方便的光纤腐蚀装置。

本发明采用的技术方案是：

一种新型光纤腐蚀装置，包括有机玻璃槽、天然橡胶塞、变径光纤引导管、支撑架、密封盖及底座。有机玻璃槽固定在底座上，有机玻璃槽两侧槽口用环氧树脂胶粘连天然橡胶塞封堵，有机玻璃槽两侧各有一个支撑架固定在底座上；支撑架的高度与有机玻璃槽相同，支撑架上开有一个直径1mm的通孔，该孔与天然橡胶塞圆心重合，支撑架保证变径光纤引导管的稳定性，使两侧变径光纤引导管平行；天然橡胶塞上插有变径光纤引导管，其直径由4mm逐渐变细到0.45mm，变径光纤引导管从支撑架通孔中穿过，插入天然橡胶塞，进入有机玻璃槽，平滑的引入引出光纤；变径光纤引导管透过支撑架和天然橡胶塞进入有机玻璃槽，密封盖盖在有机玻璃槽上保证密封性。

本发明的装置，有机玻璃槽体积很小，可有效减少氢氟酸用量，加上密封盖后可防止氢氟酸挥发，减小操作危险性；天然橡胶塞封堵有机玻璃槽槽口，可以保证插入变径光纤引导管后不会有腐蚀液渗漏；光纤引导管的变径处理有利于平滑的引入引出光纤；固定在底座上的支撑架可以保证左右两侧变径光纤引导管平行及稳定。

附图说明

图1是一种新型光纤腐蚀装置的整体示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的右视图。

图4是图1的主视图。

图5是腐蚀时间与光纤直径关系图。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。

如图所示，一种新型光纤腐蚀装置，包括有机玻璃槽1，有机玻璃槽为长方体，长20mm、宽5mm、深10mm；有机玻璃槽两侧分别设有天然橡胶塞4(由环氧树脂胶粘连)，天然橡胶塞是直径为11mm、厚1mm的圆柱；天然橡胶塞上插有变径光纤引导管3，直径由4mm逐渐变细到0.45mm，用于引入引出光纤；有机玻璃槽外侧设有支撑架2，支撑架材质为有机玻璃，支撑架与有机玻璃槽同等高度，支撑架上开有一个直径1mm的通孔，该孔与天然橡胶塞圆心重合，变径光纤引导管从支撑架通孔中穿过，插入天然橡胶塞，进入有机玻璃槽，支撑架可以保证变径光纤引导管的稳定性，使两侧变径光纤引导管平行；有机玻璃槽设有密封盖5，密封盖材质是有机玻璃，可以防止氢氟酸挥发导致的腐蚀不均匀，同时提供安全保障。

本装置使用时，将光纤需要腐蚀的部分剥去涂覆层，通过变径光纤引导管引入有机玻璃槽，把待腐蚀区域放在有机玻璃槽中间位置，加入适量氢氟酸，盖上密封盖。经过一段时间后，即可得到表面平滑的细直径光纤，通过控制氢氟酸浓度及腐蚀时间可以制造出不同直径的传感光纤。腐蚀反应结束后把废液吸出妥善处理，向有机玻璃槽中多次注入去离子水清洗光纤，清洗后将光纤从变径光纤引导管引出。这种操作方式能够有效避免氢氟酸可能对操作人员造成的危害。

以下试用实例中，使用的光纤是普通单模光纤，包层直径128um，纤芯直径8.2um。腐蚀区域长度10mm，所使用的氢氟酸浓度为40％，在25℃环境下恒温腐蚀。分别腐蚀15min、30min、45min、60min、80min、85min、90min，实验结果如下表所示：

通过上表中数据拟合直线，参见图5，可以得到光纤直径随时间变化公式：

d＝-1.275t+128.6。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种新型光纤腐蚀装置，包括有机玻璃槽、天然橡胶塞、变径光纤引导管、支撑架、密封盖及底座，有机玻璃槽固定在底座上，两侧槽口用环氧树脂胶粘连天然橡胶塞封堵，两侧各有一个支撑架固定在底座上；支撑架的高度与有机玻璃槽相同，支撑架上开有通孔，该孔与天然橡胶塞圆心重合，支撑架保证变径光纤引导管的稳定性；天然橡胶塞上插有变径光纤引导管，变径光纤引导管从支撑架通孔中穿过，插入天然橡胶塞，进入有机玻璃槽，平滑的引入引出光纤。本光纤腐蚀装置克服了普通光纤腐蚀装置中存在的只能从一端腐蚀光纤、腐蚀液威胁操作人员安全、腐蚀后光纤易断等问题，结构简单，操作方便安全。

技术研发人员：赵勇;王淑娜;吕日清
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2017.06.05
技术公布日：2017.09.26